MELANOGÊNESE E SENSIBILIDADE DE CEPAS DO COMPLEXO DE ESPÉCIES Cryptococcus neoformans/Cryptococcus gattii IN VITRO: UMA MODULACÃO COM INIBIDORES DA BOMBA DE PRÓTONS, CATECOLAMINAS E PARAQUAT

RESUMO

Cryptococcus spp. são agentes etiológicos da criptococose. Para estabelecer a infecção, essas leveduras expressam fatores de virulência como a melanina e o biofilme. Esta tese foi dividida em três objetivos: 1. Avaliar os efeitos dos inibidores da bomba de prótons (IBPs) sobre o crescimento e a produção de melanina de Cryptococcus spp.; 2. Investigar a produção de melanina pelo complexo de espécies C. neoformans/C. gattii na presença de diferentes precursores da melanogênese, avaliando o efeito da melanização na sensibilidade antifúngica; 3. Avaliar a atividade de paraquat (PQ) contra Cryptococcus spp. nas formas planctônica e biofilme, bem como o efeito protetor de agentes antioxidantes sobre essa atividade. Buscou-se avaliar ainda a cinética da produção de melanina diante o PQ. As concentrações inibitórias mínimas (CIMs) de IBPs foram determinadas por microdiluição. O efeito dos IBPs na produção de melanina foi avaliado na presença de sulfato de cobre ou glutationa. Foram utilizados como substratos para a melanogênese, a epinefrina, norepinefrina, dopamina, ácido cafeico e L-dopa, sendo em seguida avaliada a sensibilidade in vitro. A atividade da anfotericina B em cepas melanizadas foi investigada no ensaio de time kill. A sensibilidade ao PQ foi avaliada e, em seguida, as cepas expostas ao PQ foram cultivadas em meio com ou sem ácido ascórbico (AA) e glutationa (GSH). Ademais, a produção de melanina foi avaliada na presença de L-dopa + PQ. Os IBPs mostraram CIMs variando de 125-1000 g/mL e redução da melanização em células de Cryptococcus. O sulfato de cobre e a glutationa restauraram a melanogênese das cepas na presença de IBPs. Adicionalmente, a presença de IBPs diminuiu a toxicidade do sulfato de cobre (1 mM). As cepas produziram melanina, em escalas diferenciada, de acordo com o substrato testado. As células melanizadas foram mais tolerantes à anfotericina B. No tocante ao efeito do PQ, observou-se CIM variando de 8-256 g/mL e uma inibição na formação do biofilme. O efeito inibitório planctônico foi restaurado por AA e GSH. Além disso, L-dopa + PQ alterou a cinética da produção de melanina. Em conclusão, observou-se que IBPs inibem o crescimento planctônico e a melanogênese em Cryptococcus spp., sendo este último efeito dependente da quelação do cobre ou inibição do transporte de cobre ATPase. Ademais, os dados em conjunto, evidenciaram que a melanina contribui para a maior resiliência de Cryptococcus spp. a drogas antifúngicas, como a anfotericina B, e agentes agressores ambientais, como o paraquat.

ABSTRACT

Cryptococcus spp. are etiological agents of cryptococcosis. To establish infection, these yeasts produce virulence factors such as melanin and biofilm. This thesis was divided into three aims: 1. Evaluate the effects of proton pump inhibitors (PPIs) on growth and melanin production by Cryptococcus spp.; 2. Investigate the production of melanin by the C. neoformans/C. gattii species complex in the presence of different precursors of melanogenesis, evaluating the effect of melanization on antifungal susceptibility. 3. Evaluate the activity of paraquat (PQ) against Cryptococcus spp. in planktonic and biofilm forms, as well as the protective role of antioxidant agents against PQ. We also sought to evaluate the kinetics of melanin production in the presence of PQ. Minimum inhibitory concentrations (MICs) of PPIs were determined by microdilution. The effect of PPIs on melanin production was evaluated in the presence of copper sulfate or glutathione. As substrates for melanogenesis, epinephrine, norepinephrine, dopamine, caffeic acid and L-dopa were used, then, in vitro susceptibility was evaluated. Amphotericin B activity against melanized strains was investigated by the time kill assay. The susceptibility to PQ was evaluated and the strains exposed to the PQ were cultivated in medium with or without ascorbic acid (AA) and glutathione (GSH). Furthermore, melanin production was evaluated in the presence of L-dopa + PQ. PPIs showed MICs ranging from 125-1000 g/mL and reduced melanization of Cryptococcus cells. Copper sulfate and glutathione restored the melanogenesis of the strains in the presence of PPIs. Additionally, the presence of PPIs decreased copper sulphate toxicity (1 mM). The strains produced melanin, at different levels, according to the tested substrate. Melanized cells were more tolerant to amphotericin B. Regarding the effect of PQ, MICs ranged from 8-256 g/mL and biofilm formation was inhibited. The inhibitory effect of PQ was hampered by AA and GSH. Furthermore, L-dopa + PQ altered the kinetics of melanin production. In conclusion, it was observed that PPIs inhibit planktonic growth and melanogenesis of Cryptococcus spp., with the latter being dependent on copper chelation or inhibition of copper ATPase transport. Furthermore, altogether, the data showed that melanin contributes to reduced susceptibility of Cryptococcus spp. to the antifungal drug amphotericin B, and the environmental aggressor paraquat.